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功能性填料在超重力旋转填料床中的应用和研究进展

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化工学报 2024年第4期75卷 1414-1428页

作者：程婷焦纬洲刘有智中北大学超重力化工过程山西省重点实验室山西太原030051 太原工业学院环境与安全工程系山西太原030008

填料作为旋转填料床的核心部件,是物料微观混合和传质反应过程发生的重要场所。填料的结构、材质组成、填装方式决定了填料的功能性,进而直接影响到旋转填料床的传质性能、使用寿命和应用范围,故而增强填料的功能性显得尤为重要。功能... 详细信息

填料作为旋转填料床的核心部件,是物料微观混合和传质反应过程发生的重要场所。填料的结构、材质组成、填装方式决定了填料的功能性,进而直接影响到旋转填料床的传质性能、使用寿命和应用范围,故而增强填料的功能性显得尤为重要。功能性填料通过改变常用填料的表面性质、调节形态、设计结构等手段,使填料具有如吸附、催化、疏水等的功能特性,在提高旋转填料床的性能和运行效果方面表现出优异的成效。综述了在旋转填料床中功能性填料的主要分类与特点,总结分析了近年来功能性散装填料和规整填料在旋转填料床中的应用情况,从增强传质特性和改善液体流动行为方面分析了填料功能特性的体现,并对功能性填料的发展方向和工业化前景做出了展望。

关键词：超重力旋转填料床功能性填料传质催化

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柴油-甲醇-水三元乳化液W/O的流变特性

石油学报（石油加工） 2010年第2期26卷 214-218页

作者：焦纬洲刘有智祁贵生中北大学山西省超重力化工工程技术研究中心山西太原030051

研究了柴油-甲醇-水三元W/O乳化液流变特性与乳化剂的种类、含量以及乳化液组分的关系。结果表明,在本实验采用的组分配比下,柴油-甲醇-水三元W/O乳化液近似为牛顿流体,而且乳化剂的种类、含量以及乳化液中柴油的量均对乳化液的流变特... 详细信息

研究了柴油-甲醇-水三元W/O乳化液流变特性与乳化剂的种类、含量以及乳化液组分的关系。结果表明,在本实验采用的组分配比下,柴油-甲醇-水三元W/O乳化液近似为牛顿流体,而且乳化剂的种类、含量以及乳化液中柴油的量均对乳化液的流变特性具有显著的影响。对于组分组成相同的柴油-甲醇-水三元W/O乳化液,其黏度随着乳化剂含量及其黏度的增加而增大。当柴油-甲醇-水三元W/O乳化液中甲醇与水的比例一定时,减少柴油的质量分数,乳化液的黏度增大。当乳化剂含量相同时,柴油-甲醇-水三元W/O乳化液的黏度随着其中水含量的增加而增大。

关键词：乳化液复合乳化剂流变性能黏度

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超重力强化处理硝基苯类废水的研究进展

含能材料 2022年第10期30卷 1069-1080页

作者：刘洋焦纬洲刘有智中北大学超重力化工过程山西省重点实验室化学工程与技术学院山西太原030051

硝基苯类化合物广泛存在于火炸药、石化、染料等行业,在其生产过程中产生大量硝基苯类废水,因其结构稳定、毒性大、可生化性差等特点备受广大科技工作者关注。传统废水处理方法存在传质受限、处理效率低等问题,利用超重力技术强化处理... 详细信息

硝基苯类化合物广泛存在于火炸药、石化、染料等行业,在其生产过程中产生大量硝基苯类废水,因其结构稳定、毒性大、可生化性差等特点备受广大科技工作者关注。传统废水处理方法存在传质受限、处理效率低等问题,利用超重力技术强化处理硝基苯类废水成为一种新的颇具潜力的方法。本文综述了超重力强化物理法、还原法、臭氧高级氧化法等处理硝基苯类废水方法研究进展,包括强化传质过程、材料制备、催化降解等方面,并对超重力强化处理硝基苯类废水放大过程中应关注的关键问题以及今后对优化结构、延长液体停留时间的研究方向进行了阐述和展望。

关键词：超重力传质臭氧还原硝基苯废水

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超重力强化臭氧高级氧化技术的研究进展

化工进展 2020年第12期39卷 4798-4811页

作者：邵圣娟焦纬洲刘有智中北大学山西省超重力化工工程技术研究中心山西太原030051 太原工业学院化学与化工系山西太原030008

臭氧高级氧化技术因其绿色高效、适用性广、操作简便等优势,成为当前水处理领域前沿技术之一,但臭氧在传统反应器内普遍存在吸收效果差,臭氧利用率低等缺陷。旋转填料床(RPB)利用高速旋转的填料产生超重力场,将液体剪切破碎为细小的液... 详细信息

臭氧高级氧化技术因其绿色高效、适用性广、操作简便等优势,成为当前水处理领域前沿技术之一,但臭氧在传统反应器内普遍存在吸收效果差,臭氧利用率低等缺陷。旋转填料床(RPB)利用高速旋转的填料产生超重力场,将液体剪切破碎为细小的液膜、液丝或液滴,其较高的相界面积、不断更新的界面以及内部流体的强制湍动,加快了臭氧的传质与分解,该技术对于传质受限的臭氧高级氧化过程的强化有着突出的优势。本文简述了超重力强化臭氧氧化过程的原理,介绍了RPB与O_3、O_3/H_2O_2、O_3/Fenton、O_3/PS(过硫酸盐)、催化臭氧氧化等高级氧化法耦合应用处理有机废水的研究现状,并对超重力技术的优势及技术突破进行了述评,总结了超重力应用臭氧高级氧化技术的潜在经济效益和环境效益,提出功能化填料及大型RPB的开发需求,以期为超重力技术在废水处理领域的拓展应用提供理论基础和技术参考。

关键词：超重力臭氧多相流传质分解废水

超重力强化O3/H2O2氧化甲苯合成苯甲酸的研究

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化工学报 2020年第3期71卷 1045-1052,F0003页

作者：高文强焦纬洲刘有智中北大学超重力化工过程山西省重点实验室山西太原030051 吕梁学院化学化工系山西吕梁033000

提出一种超重力环境下甲苯合成苯甲酸的新方法,对比不同臭氧化工艺合成苯甲酸的收率,研究了反应溶剂、臭氧气相浓度、过氧化氢与甲苯的摩尔比、超重力因子、液体流量对苯甲酸收率的影响规律。研究结果表明:RPB (rotating packed bed)-O3... 详细信息

提出一种超重力环境下甲苯合成苯甲酸的新方法,对比不同臭氧化工艺合成苯甲酸的收率,研究了反应溶剂、臭氧气相浓度、过氧化氢与甲苯的摩尔比、超重力因子、液体流量对苯甲酸收率的影响规律。研究结果表明:RPB (rotating packed bed)-O3/H2O2较其他工艺具有更高的反应性能;得到优化的工艺条件是反应溶剂为乙腈、臭氧气相浓度为80 mg·L-1、过氧化氢与甲苯的摩尔比为0.15、超重力因子为40、液体流量为120 L·h-1,在优化的工艺条件下得到苯甲酸收率为45%。通过电子顺磁共振仪(EPR)对反应过程中产生的活性自由基进行表征,结果表明,O3/H2O2体系中存在·OH。另外,用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了中间产物,结果表明反应过程中生成的中间产物包括苯甲醇和苯甲醛。基于ERP实验和GC-MS表征结果,探索臭氧/双氧水氧化甲苯合成苯甲酸可能的反应历程。

关键词：甲苯苯甲酸旋转填料床臭氧双氧水羟基自由基

适用于液-液快速反应的三喷嘴IS-RPB微观混合性能研究

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高校化学工程学报 2016年第1期30卷 223-228页

作者：张珺刘有智焦纬洲祁贵生中北大学山西省超重力化工工程技术研究中心山西太原030051 中北大学超重力化工过程山西省重点实验室山西太原030051

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系对三喷嘴IS-RPB微观混合性能进行了研究,考察了超重力因子β、入口雷诺数Re_(in)、入口流速u_(in)、喷嘴间距d_1、d_2、体积流量VB等因素对离集指数X_S的影响,结果表明增大超重力因子、入口雷诺数、... 详细信息

采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系对三喷嘴IS-RPB微观混合性能进行了研究,考察了超重力因子β、入口雷诺数Re_(in)、入口流速u_(in)、喷嘴间距d_1、d_2、体积流量VB等因素对离集指数X_S的影响,结果表明增大超重力因子、入口雷诺数、入口流速都有利于微观混合效果的改善,表现为X_S显著减小;X_S随着体积流量的增大显著减小,但是随着体积流量比的增大而增大;d_16 mm,增大d_1使X_S增加;较小的喷嘴间距d_2有利于微观混合。对比研究表明三喷嘴IS-RPB离集指数约为0.006,为传统IS-RPB的1/2,三喷嘴IS的1/3,显示出了优越的微观混合性能。

关键词：三喷嘴撞击流-旋转填料床微观混合离集指数超重力因子

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新型填料结构旋转床流体力学特性

化学反应工程与工艺 2009年第1期25卷 29-35页

作者：焦纬洲刘有智祁贵生中北大学山西省超重力化工工程技术研究中心山西太原030051

以空气-水为工作介质,研究了填料特性、超重力因子、气体流量和液体流量等对不同填料结构旋转床床层压降特性的影响。实验结果表明,离心压降、干床压降、湿床压降与填料的材质、板间距、空隙率等密切相关;床层压降随超重力因子、气体流... 详细信息

以空气-水为工作介质,研究了填料特性、超重力因子、气体流量和液体流量等对不同填料结构旋转床床层压降特性的影响。实验结果表明,离心压降、干床压降、湿床压降与填料的材质、板间距、空隙率等密切相关;床层压降随超重力因子、气体流量的增加而增大,与液体流量几乎无关;在相近的操作条件下,床层压降与文献报道丝网错流旋转床的相近,为逆流床的十分之一;运用最小二乘法对实验数据回归得出了干湿床压降的关联式,计算的干湿床压降与实验值的平均误差小于15%。

关键词：旋转填料床规整填料流体力学床层压降

撞击流-旋转填料床内络合萃取法分离醋酸稀溶液实验研究

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现代化工 2008年第11期28卷 65-67页

作者：祁贵生刘有智焦纬洲中北大学山西省超重力化工工程技术研究中心山西太原030051

采用撞击流-旋转填料床作为萃取设备,选用磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂(稀释于煤油中),对络合萃取法分离醋酸稀溶液过程进行了实验研究。研究结果表明:在适宜的操作条件下,撞击流旋转填料床对于磷酸三丁酯与醋酸的络合萃取过程具有良好的萃... 详细信息

采用撞击流-旋转填料床作为萃取设备,选用磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂(稀释于煤油中),对络合萃取法分离醋酸稀溶液过程进行了实验研究。研究结果表明:在适宜的操作条件下,撞击流旋转填料床对于磷酸三丁酯与醋酸的络合萃取过程具有良好的萃取传质性能,萃取级效率高达98%以上;采用三级错流萃取流程,获得了94.0%的醋酸萃取率,取得了较好的分离效果。以质量分数15%的氢氧化钠溶液为反萃取剂,经反萃取操作后实现萃取剂的再生,再生后的萃取剂萃取性能无明显变化。综合考虑了萃取剂、萃取设备及萃取工艺对于络合萃取过程的影响,为络合萃取技术在醋酸稀溶液回收中的应用奠定了基础。

关键词：撞击流-旋转填料床络合萃取醋酸稀溶液

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旋转填料床中活性炭吸附含酚废水研究

含能材料 2016年第5期24卷 509-514页

作者：武晓娜刘有智焦纬洲中北大学山西省超重力化工工程技术研究中心山西太原030051 超重力化工过程山西省重点实验室山西太原030051

以旋转填料床(RPB)作为吸附设备,活性炭为吸附剂处理模拟含酚废水,考察了转速、液体流率及初始浓度等因素对苯酚去除率的影响,确定适宜操作条件;分别采用拟一级和拟二级动力学模型研究了吸附动力学,并考察了各因素对吸附速率常数的影响... 详细信息

以旋转填料床(RPB)作为吸附设备,活性炭为吸附剂处理模拟含酚废水,考察了转速、液体流率及初始浓度等因素对苯酚去除率的影响,确定适宜操作条件;分别采用拟一级和拟二级动力学模型研究了吸附动力学,并考察了各因素对吸附速率常数的影响;在相同操作条件下就去除率和速率常数与传统吸附法进行对比。结果表明:超重力因子为44.68、液体流率为35 L·h^(-1)时,处理初始浓度为1000 mg·L^(-1)苯酚废水,吸附2 h后,苯酚去除率最大,为90%左右,相同操作条件下较传统吸附法提高了30%;拟二级动力学模型线性拟合得到的吸附速率常数随着超重力因子以及液体流率的增大而增大,并得到最适宜操作条件下旋转填料床吸附法和传统吸附法的动力学方程分别为t/qt=0.02648+0.77932t和t/qt=0.02869+1.55707t,吸附速率常数较传统吸附法而言,由5.28×10^(-4)提高到9.02×10^(-4)。

关键词：旋转填料床(RPB) 吸附苯酚废水吸附速率常数